KR20050105324A - 조향각 센서의 중점 검출방법 - Google Patents

조향각 센서의 중점 검출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조향각센서의 중점 검출방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 조향각센서의 실제 중점을 기초로 하여 조향각을 산출할 수 있도록 센서의 정확한 실제 중점을 검출함으로써 조향각의 오차를 감소시킨다.
이를 위해 본 발명은 차량용 핸들에 연동하여 회전하는 회전원판에 형성된 각도검출용 슬릿 중 두 개의 슬릿에 마련된 제1포토커플러와 제2포토커플러의 펄스신호가 에지발생하면, 회전원판에 형성된 중점검출용 슬릿에 마련된 제3포토커플러의 펄스신호가 로우인지를 판단하고, 제3포토커플러의 펄스신호가 로우이면, 제1포토커플러와 제2포토커플러의 펄스신호의 에지개수를 카운트하고, 카운트된 에지개수를 근거로 하여 핸들의 중점을 판단한다.

Description

조향각 센서의 중점 검출방법{Center position detecting method for steering angle sensor}
본 발명은 차량 핸들의 조향각을 검출하는 조향각 센서의 중점검출방법에 관한 것이다.
일반적으로, 조향각 센서는 핸들의 조작과 연동하여 회전하는 회전원판를 포함한다. 이 회전원판에는 외주연과 인접되는 표면에 외주연을 따라 등 간격으로 형성된 다수의 각도검출용 슬릿과, 이 슬릿이 이루는 외주연 내측에는 중점검출용 슬릿이 형성된다. 이 각도검출용 슬릿에는 이 슬릿들의 통과 위치에 수광부와 발광부를 갖는 2개의 포토커플러가 각각 인접 배치되고, 중점검출용 슬릿에는 1개의 포토커플러가 인접 배치된다.
도 1과 같이, 각도검출용 슬릿에 마련된 2개의 포토커플러에서 출력되는 펄스신호 ST1과 ST2는 서로 소정각도의 위상차를 갖는다. 이때, STN은 각도검출용 슬릿에 마련된 포토커플러에서 출력되는 펄스신호이다. STN의 경우 -180도에서 180 범위 내에서 중점을 갖으며, 0deg의 위치를 찾기 위해서 사용되는 펄스신호이다.
각각의 포토커플러와 전기적으로 연결된 제어부는 ST1과 ST2의 에지(Edge)(상승에지 또는 하강에지)를 인식할 때마다 각도를 센서의 분해능(Resolution)만큼 회전방향에 따라 증감시켜서 산출한다.
종래에는 P1이나 P2의 에지를 인식하면, 그 순간 중점을 인식하였다. 즉, P1의 위치에서 에지를 인식하면 P1으로부터 미리 설정된 거리에 위치한 P1'를 중점으로 인식하고, P2의 위치에서 에지를 인식하면 P2'로부터 미리 설정된 거리에 위치한 P2'를 중점으로 인식하여 조향각을 산출한다.
그러나, 실제 중점은 PN인데 P1'나 P2'(P1'<PN<P2')로 인식하므로 항상 분해능/2 만큼의 오차가 생기는 문제점이 있다.
또한, 실제 조향각센서는 가공오차를 가지므로 STN이 로우(L)인 폭이 증감한다. 즉, 도 1과 같이, STN이 로우인 구간에서 ST1, ST2의 에지가 6개 존재하나, 실제 조향각센서의 경우 가공오차를 고려하면 5개나 7개도 존재할 수 있으므로 P1이나 P2에서 STN의 에지를 인식하여 P1'나 P2'를 중점으로 변환할 때 오차가 존재할 수 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 조향각센서의 실제 중점을 기초로 하여 조향각을 산출할 수 있도록 센서의 정확한 실제 중점을 검출함으로써 조향각의 오차를 감소시키기 위한 조향각센서의 중점 검출방법을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조향각센서의 중점 검출방법은 차량용 핸들에 연동하여 회전하는 회전원판과, 상기 회전원판의 외주부에 그 회전중심과 동심상에 배열되도록 형성된 복수 개의 슬릿, 상기 회전원판에 상기 복수 개의 슬릿과 별도로 형성된 중점검출용 슬릿과, 상기 복수 개의 슬릿 중 두 개의 슬릿에 마련된 제1포토커플러와 제2포토커플러와, 상기 중점검출용 슬릿에 마련된 제3포토커플러를 구비하고, 상기 제1포토커플러, 제2포토커플러, 제3포토커플러로부터 출력된 펄스신호에 근거하여 상기 핸들의 중점을 검출하는 조향각 센서의 중점 검출방법에 있어서, 상기 제1포토커플러 또는 제2포토커플의 펄스신호가 에지발생하면, 상기 제3포토커플러의 펄스신호가 로우인지를 판단하고, 상기 제3포토커플러의 펄스신호가 로우이면, 상기 제1포토커플러의 펄스신호와 제2포토커플러의 펄스신호의 에지개수를 카운트하고, 상기 카운트된 에지개수를 근거로 하여 상기 핸들의 중점을 판단하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 적용되는 조향각센서의 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 조향각센서는 핸들과 연결된 회전축(10)에 회동가능하게 마련되는 회전원판(11), 이 회전원판(11)에 마련되어 핸들의 회전각도와 회전방향을 검출할 수 있도록 마련된 제1포토커플러(12)와 제2포토커플러(13), 그리고 이 회전원판(11)에 마련되어 핸들의 중점을 검출할 수 있도록 마련된 제3포토커플러(14)를 포함한다.
회전원판(11)에는 외주연과 인접되는 표면에 외주연을 따라 등간격으로 형성된 다수의 각도검출용 슬릿(11a)이 마련되고, 이 각도검출용 슬릿(11a)이 이루는 외주연 내측에는 핸들의 중점을 검출할 수 있도록 중점검출용 슬릿(11b)이 마련된다. 이 각도검출용 슬릿(11a)은 둘레 방향의 폭이 각각 같은 사이즈에 형성되고, 등 간격으로 일정한 피치각이 형성되어 있다. 한편, 중점검출용 슬릿(11b)은 각도검출용 슬릿(11a)보다 둘레방향의 폭이 더 넓게 형성되어 있다.
제1포토커플러(12)와 제2포토커플러(13)는 각도검출용 슬릿(11a)의 상부와 하부에 상호간에 서로 이격된 채로 설치되고, 제3포토커플러는 중점검출용 슬릿(11b)의 상부와 하부에 설치된다.
제1포토커플러(12)와 제2포토커플러(13)는 발광소자와 수광소자로 이루어지며, 발광소자와 수광소자사이의 공간에 각도검출용 슬릿(11a)이 위치되도록 각각 설치된다. 발광소자와 수광소자사이의 대향위치에 슬릿(11a)이 존재할 때에는 발광소자에서 방출된 빛이 슬릿(11a)을 투과하여 수광소자에 수광된다. 이러한 경우, 하이 레벨(H) "H" 의 펄스신호를 출력한다. 반면에, 발광소자와 수광소자사이의 대향위치에 슬릿(11a)이 존재하지 않을 때에는 발광소자에서 방출된 빛은 수광소자에 수광되지 못한다. 이러한 경우, 로우 레벨(L) "L"의 펄스신호를 출력하도록 구성된다.
제3포토커플러(14)도 발광소자와 수광소자로 이루어지며, 발광소자와 수광소자사이의 공간에 중점검출용 슬릿(11b)이 위치되도록 각각 설치되며, 제1포토커플러(12)와 제2포토커플러(13)와는 반대로, 발광소자와 수광소자사이의 대향위치에 중점검출용 슬릿(11b)이 존재할 때에는 로우 레벨(L) "L"의 펄스신호를 출력하고, 슬릿(11b)이 존재하지 않을 때에는 하이 레벨(H) "H"의 펄스신호를 출력하도록 구성된다.
이러한 제1포토커플러(11), 제2포토커플러(12), 제3포토커플러(13)의 펄스신호들은 조향각센서와 전기적으로 연결된 제어부(20)로 전송되고, 제어부(20)는 이 펄스신호들에 기초하여 핸들의 회전각도와 회전방향, 그리고, 중점을 인식한다.
핸들의 회전축(51)이 회전되면, 회전원판(11)이 회전을 하게 되고, 제1포토커플러(12)와 제2포토커플러(13)가 각도검출용 슬릿(11a)을 감지하면서 핸들의 회전각도와 회전방향을 인식할 수 있게 된다.
즉, 회전원판(11)의 각도검출용 슬릿(11a)이 발광소자와 수광소자의 사이에 위치되면 발광소자에서 나오는 빛이 각도검출용 슬릿(11a)을 관통하여 수광소자로 들어가게 되고, 각도검출용 슬릿(11a)이 형성되지 않은 회전원판 면이 발광소자와 수광소자 사이에 위치되면 빛이 통과하지 못하게 되기 때문에 제1포토커플러와 제2포토커플러는 회전원판의 회전위치에 따라 서로 다른 펄스신호를 출력하게 된다.
따라서, 제어부(20)는 제1포토커플러(12)와 제2포토커플러(13)에서 출력되는 펄스신호를 근거로 하여 핸들의 회전각도와 회전방향을 인식하게 된다.
한편, 회전원판(11)이 회전을 하게 되면, 제3포토커플러(14)가 중점검출용 슬릿(11b)이 감지하면서 핸들의 중점을 인식할 수 있게 된다.
즉, 회전원판(11)의 중점검출용 슬릿(11b)이 발광소자와 수광소자의 사이에 위치되면 발광소자에서 나오는 빛이 중점검출용 슬릿(11b)을 관통하여 수광소자로 들어가게 되고, 중점검출용 슬릿(11b)이 형성되지 않은 회전원판 면이 발광소자와 수광소자 사이에 위치되면 빛이 통과하지 못하기 때문에 제3포토커플러는 회전원판의 회전위치에 따라 서로 다른 펄스신호를 출력하게 된다.
따라서, 제어부(20)는 제1포토커플러(12), 제2포토커플러(13), 제3포토커플러(14)에서 출력되는 펄스신호를 근거로 하여 핸들의 중점을 인식하게 된다.
이하에서는 제1포토커플러(12), 제2포토커플러(13), 제3포토커플러(14)에서 출력되는 펄스신호를 근거로 하여 핸들의 중점을 인식하는 것을 도 3과 도 4를 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
도 3의 ST1, ST2, STN은 일반적인 조향각센서의 출력신호들이며, ST1은 제1포토커플러(11)의 펄스신호이고, ST2는 제2포토커플러(12)의 펄스신호이고, STN은 제3포토커플러(13)의 펄스신호이다. 도 3과 같이 핸들을 좌회전시키는 경우 ST1은 ST2의 위상보다 소정각도 뒤진 위상을 갖는다.
도 4를 살펴보면, 먼저, 단계 S100에서 제어부(20)는 ST1 또는 ST2가 H에서 L로 또는 L에서 H로 출력 변화하는 에지가 발생하는지를 판단한다.
단계 S100에서의 판단결과 에지가 발생하였으면, 단계 S110에서 제어부(20)는 STN의 L인지를 판단한다.
단계 S110에서의 판단결과 STN이 L상태이면, 단계 S120에서 제어부(20)는 ST1과 ST2의 에지개수를 카운트한다.
그리고, 단계 S130에서 카운트된 에지개수가 가상 중점 판단을 위해 미리 설정된 개수에 도달하였는지를 판단한다.
단계 S130에서의 판단결과 카운트된 에지개수가 가상 중점 판단을 위해 미리 설정된 개수에 도달하였으면, 단계 S140에서 제어부(20)는 카운트된 에지개수가 미리 설정된 개수에 도달한 지점(D1')을 가상 중점으로 결정한다.
단계 S140에서 가상 중점이 결정한 후 단계 150에서 제어부(20)는 결정된 가상 중점으로부터 미리 설정된 거리에 위치한 지점(PN)을 실제 중점으로 결정한다. 이때, 일예로서, 미리 설정된 거리는 분해능의 절반이다.
이후, 실제 중점이 결정되면, 결정된 실제 중점을 근거로 하여 조향각을 ST1과 ST2의 에지를 인식할 때마다 각도를 센서의 분해능(Resolution)만큼 회전방향에 따라 증감시켜서 산출한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 조향각센서의 실제 중점을 기초로 하여 조향각을 보다 정확히 산출할 수 있도록 함으로써 조향각의 오차를 감소시키는 효과가 있다.
도 1은 종래 조향각센서의 중점 검출방법을 설명하기 위한 펄스 파형도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 조향각센서의 사시도이다.
도 3은 도 1의 제1포토커플러, 제2포토커플러, 제3포토커플러의 펄스신호에 대한 파형도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 조향각센서의 중점 검출방법에 대한 제어흐름도이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
10 : 회전축 11 : 회전원판
11a: 각도검출용 슬릿 11b: 중점검출용 슬릿
12 : 제1포토커플러 13 : 제2포토커플러
14 : 제3포토커플러 20 : 제어부

Claims (3)

  1. 차량용 핸들에 연동하여 회전하는 회전원판과, 상기 회전원판의 외주부에 그 회전중심과 동심상에 배열되도록 형성된 복수 개의 슬릿, 상기 회전원판에 상기 복수 개의 슬릿과 별도로 형성된 중점검출용 슬릿과, 상기 복수 개의 슬릿 중 두 개의 슬릿에 마련된 제1포토커플러와 제2포토커플러와, 상기 중점검출용 슬릿에 마련된 제3포토커플러를 구비하고, 상기 제1포토커플러, 제2포토커플러, 제3포토커플러로부터 출력된 펄스신호에 근거하여 상기 핸들의 중점을 검출하는 조향각 센서의 중점 검출방법에 있어서,
    상기 제1포토커플러 또는 제2포토커플의 펄스신호가 에지발생하면, 상기 제3포토커플러의 펄스신호가 로우인지를 판단하고,
    상기 제3포토커플러의 펄스신호가 로우이면, 상기 제1포토커플러의 펄스신호와 제2포토커플러의 펄스신호의 에지개수를 카운트하고, 상기 카운트된 에지개수를 근거로 하여 상기 핸들의 중점을 판단하는 것을 특징으로 하는 조향각센서의 중점 검출방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 카운트된 에지개수가 미리 설정된 개수에 도달한 지점을 가상 중점으로 설정하고, 상기 결정된 가상 중점으로부터 미리 설정된 거리에 위치한 지점을 실제 중점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 조향각센서의 중점 검출방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 미리 설정된 거리는 분해능의 절반인 것을 특징으로 하는 조향각센서의 중점 검출방법.
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